高中物理 5.8《生活中的圆周运动》教案 新人教版必修2

用心 爱心 专心 5 85 8 生活中的圆周运动生活中的圆周运动 解题基本思路 1 确定圆周运动的圆心与半径 找出圆周运动所需要的向心力 2 2 2 2v Fmmrmr rT 向 2 对物体受力分析 沿切向和法向建立坐标系将力分解 法向合力提供 圆周运动的向心力 3 列FF 法合向 的方程 4 解方程 例 1 如右图 a b c 三个物体放在旋转圆台上 最大静摩擦力均为重力的 倍 a 的质量 为 2m b c 质量均为 m a b 离轴距离为 R c 离轴距离为 2R 则当圆台旋转时 若 a b c 均没滑动 则 A C 的向心加速度最大 B b 物体受到的摩擦力最小 C 若转速增大时 c 比 b 光滑动 D 若转速增大时 b 比 a 先滑动 例 2 在高速公路的拐弯处 路面造得外高内低 即当车向右拐弯时 司机左侧的路面比右 侧的要高一些 路面与水平面间的夹角为 设拐弯路段是半径为 R 的圆弧 要使车速为 v 时车轮与路面间的横向 即垂直于前进方向 摩擦力等于零 应等于多少 用反三角函 数表示 例 3 一只半球壳 半径为 R 截口水平 现有一物体 A 质量为 m 位于半球面内侧 随半球 面一起绕对称轴转动 如图所示 1 若 A 与球面间动摩擦因数为 则物体刚好能贴在截 口附近 这时球壳转动的角速度为多大 2 若不考虑摩擦 则球壳以 上述角速度转动时 物体 A 位于半球面内侧什么地方 用心 爱心 专心 例 4 如图所示 在光滑的圆锥顶端 用长l 2m 的细绳悬一质量 m 1 的小球 圆锥顶角 为 2 74 求 1 当小球以 1rad s 的角速度绕圆锥体做匀速圆周运动时 细绳 上的拉力 2 当小球以 5rad s 的角速度绕圆锥体做匀速圆周运动时 细绳上的拉力 例 5 长为 0 5m 的轻杆 不计质量 OA 绕 O 点在竖直平面内做圆周运动 A 端连着一个质 量为 m 2kg 的小球 求在下述的两种情况下 通过最高点时物体对杆的作用力的大小和方 向 1 杆做匀速圆周运动的转速为 2 0 r s 2 杆做匀速圆周运动的转速为 1 0r s 3 若杆改成绳 将会怎样 例 6 飞机在竖直平面内做半径为 400m 的匀速圆周运动 其速率是 150m s 飞行员的质量 为 80kg 取 g 10m s2 求 1 飞机在轨道最高点飞行员头朝下时 座椅对飞行员压力的大 小及方向 2 飞机在最低点飞行员头朝上时 飞行员对座椅的压力大小及方向 例 7 一辆质量 m 2 0t 的小轿车 驶过半径 R 90m 的一段圆弧形桥面 求 1 若桥面为 凹形 汽车以 20m s 的速度通过桥面最低点时对桥面压力是多大 2 若桥面为凸形 汽车 以 10m s 的速度通过桥面最高点时 对桥面压力是多大 3 汽车以多大速度通过凸形桥面 顶点时 对桥面刚好没有压力 g 10m s2 用心 爱心 专心 例 8 甲 乙两名溜冰运动员 m甲 80 m乙 40 面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜 冰表演 如图所示 两人相距 0 9m 弹簧秤的示数为 9 2N 下列判断中正确的是 A 两人的线速度相同 约为 40m s B 两人的角速度相同 为 6rad s C 两人的运动半径相同 都是 0 45m D 两人的运动半径不同 甲为 0 3m 乙为 0 6m 例 9 质量为 m 的小物体放在离地高度为 H 的旋转圆台的边缘 如图所示 圆台的半径为 R 物体与圆台间的最大静摩擦力为 fm 当圆台的旋转速度增大到某一值时 小物体将从圆 台上滑出 求 1 小物体滑离圆台时的线速度 2 小物体落地点与圆台中心间的水平距 离 例 10 如图所示 滑块在恒定外力作用下从水平轨道上的 A 点由静止出发到 B 点时撤去外力 又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动 且恰好通过轨道最高点 C 滑块脱离半圆形轨道后又 刚好落到原出发点 A 试求滑块在 AB 段运动过程中的加速度 例 11 一质量为 m 的金属小球用长 L 的细线拴起 固定